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Doctorant(e) en étude de champs électriques dans des nanodispositifs par holographie électronique operando (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
- Français-- Anglais

Date Limite Candidature : mardi 30 juillet 2024 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Doctorant(e) en étude de champs électriques dans des nanodispositifs par holographie électronique operando (H/F)
Référence : UPR8011-MARHYT-008
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : mardi 9 juillet 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 16 septembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Matière condensée : organisation et dynamique

Description du sujet de thèse

L'holographie électronique est une technique de microscopie électronique en transmission (MET) pour mesurer les champs locaux dans les matériaux, des champs électriques et magnétiques jusqu'à la déformation cristalline. La phase du faisceau électronique mesurée par l’holographie peut être directement liée au potentiel électrostatique rencontré par l'électron le long de sa trajectoire. Bien qu'il ait été démontré très tôt que les champs électriques pouvaient être mesurés de cette manière dans les dispositifs semi-conducteurs, le développement d'expériences operando a demandé beaucoup de temps. Les études sur les dispositifs polarisés électriquement sont rares en raison de nombreuses difficultés à surmonter, telles que la préparation des échantillons, la prise en compte des couches endommagées en surface, des champs parasites et du faible rapport signal sur bruit. Depuis plusieurs années, l'équipe I3EM du CEMES a développé une expertise de pointe sur ces différents problèmes et a démontré qu'un champ électrique peut maintenant être mesuré dans différents nanodispositifs en utilisant l'holographie électronique in situ avec une sensibilité sans précédent [1-3]. Nos développements sont maintenant suffisamment mûrs pour proposer une nouvelle méthodologie nécessaire à la mesure de la polarisation électrique à l'échelle nanométrique dans le cadre de l’ANR POLARYS (2023-2027).
L’étudiant(e) en thèse participera au développement de la mesure directe de la polarisation et des densités de charge dans les dispositifs à couche mince en cartographiant les champs électriques à l'échelle nanométrique. Les études seront réalisées en utilisant l'holographie électronique operando sur des nanostructures dédiées combinant des matériaux diélectriques et ferroélectriques. Les expériences MET seront associées à des modélisations pour comprendre l'influence des paramètres expérimentaux et construire un modèle réaliste du nano-objet observé. Le travail sera ainsi axé sur les aspects expérimentaux mais aussi sur les aspects de modélisation et analyse. L'objectif global est de comprendre le comportement des ferroélectriques à l'échelle nanométrique par l'étude d’injection de charge et de la polarisation locale.

[1] M. Brodovoi, K. Gruel, A. Masseboeuf, L. Chapuis, M. Hÿtch, F. Lorut, and C. Gatel, Appl. Phys. Lett. 120, 233501 (2022). Mapping electric fields in real nanodevices by operando electron holography. 10.1063/5.0092019, hal-03752638
[2] C. Gatel, R. Serra, K. Gruel, A. Masseboeuf, L. Chapuis, R. Cours, L. Zhang, B. Warot-Fonrose, and M. J. Hÿtch, Phys. Rev. Lett. 129, 137701 (2022). Extended charge layers in metal-oxide-semiconductor nanocapacitors revealed by operando electron holography. 10.1103/PhysRevLett.129.137701, hal-03787333
[3] L. Zhang, F. Lorut, K. Gruel, M.J. Hÿtch, and C. Gatel, Nano Letters 24, 5913-5919 (2024). Measuring electrical resistivity at the nanoscale in phase-change materials. 10.1021/acs.nanolett.4c01462

Contexte de travail

Le projet ANR POLARYS, coordonné par le CEMES-CNRS, est en partenariat avec le LNO-SPEC-CEA et le C2N-CNRS-Université Paris Saclay. Le sujet de thèse s'intègre également aux thématiques actuelles du groupe I3EM du CEMES : développements méthodologiques et instrumentaux en microscopie électronique en transmission (MET).

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.